Werkzeug zum Kunststoff-Spritzgiessen von ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde aufweisenden Formteilen

Abstract

 Ein Werkzeug zum Kunststoff-Spritzgießen dient zum Herstellen von Formteilen 1, welche ein Gewinde 11 aufweisen. Insbesondere dient das Werkzeug zum Mehrkomponenten-Spritzgießen beispielsweise von Kugelschreiberhülsen. Ein Gewindekern 8 des Werkzeugs für die Formgebung des Gewindes 11 für das Formteil 1 ist derart um seine Längsachse drehbar, daß er aus dem gespritzen Gewinde 11 des Formteils 1 herausschraubbar ist. Zum Drehen des Gewindekerns 8 weist dieser ein Zahnrad 5 auf, mittels welchem eine Zahnstange 6 kämmt, wobei diese Zahnstange 6 der Reihe von nebeneinander angeordneten Gewindekernen 8 zugeordnet ist. Sämtliche Elemente, nämlich der Gewindekern 8 mit dem Zahnrad 5 und der Zahnstange 6 sind in einem Wendeteil 3 des Werkzeugs zwischen den beiden Werkzeughälften 2, 2' angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Kunststoff-Spritzgießen von ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde aufweisenden Formteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Das erfindungsgemäße Werkzeug dient insbesondere zum Spritzgießen von Formteilen, welche ein Innengewinde aufweisen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, daß das Formteil ein Außengewinde aufweist, welches mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs gespritzt werden kann, obwohl das Spritzen von derartigen Außengewinden mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs nur von untergeordneter Bedeutung ist.

[0003] Kunststoffteile, welche miteinander verschraubt werden, weisen ein Gewinde samt zugehörigem Gegengewinde auf. Beispielsweise kann bei Kunststoff-Kugelschreibern auf die vordere Kugelschreiberhülse das Kugelschreiberhinterteil mit der Druckmechanik aufgeschraubt werden. Das Spritzen derartiger Kugelschreiberhülsen ist das besondere Anwendungsgebiet der Erfindung, jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere geht es bei der Erfindung um das Mehrkomponentenspritzgießen derartiger Kunststofformteile, insbesondere um das 2-Komponentenspritzgießen, und ganz speziell um das Ausdrehen eines Gewindekerns im Wendesystem.

[0004] Derartige Werkzeuge zum Kunststoffspritzgießen von ein Gewinde aufweisenden Formteilen weisen einen Gewindekern des Werkzeugs auf, mittels welchem das Kunststoffgewinde des Formteils gespritzt werden kann. Bei diesem Gewindekern kann es sich entweder um ein Außengewinde oder aber bevorzugt um ein Innengewinde handeln. Bisher ist noch keine Möglichkeit in der Schaffung eines Werkzeugs gefunden worden, um derartige, ein Gewinde aufweisende Kunststofformteile mit mehreren, insbesondere mit zwei Komponenten vollautomatisch spritzen zu können.

[0005] Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Werkzeug zum Kunststoff-Spritzgießen, insbesondere zum Spritzgießen mit mehreren Komponenten von ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde aufweisenden Formteilen zu schaffen.

[0006] Als technische Lösung werden mit der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 vorgeschlagen.

[0007] Dadurch ist ein Werkzeug zum Kunststoff-Spritzgießen, insbesondere zum Spritzgießen mit mehreren Komponenten von ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde aufweisenden Formteilen geschaffen, mit dem die Entnahme des Formteils aus dem Werkzeug nach dem Spritzvorgang vereinfacht ist. Die Grundidee besteht darin, daß der Gewindekern des Werkzeugs mittels einer entsprechenden Antriebsmechanik um seine Längsachse drehbar ist, so daß durch die dadurch geschaffene Relativbewegung zwischen dem Gewindekern und dem Formteil der Gewindekern aus dem Gewinde des Formteils herausgeschraubt werden kann. Dadurch ist eine vollautomatische Möglichkeit zum Spritzen, insbesondere zum Mehrkomponentenspritzen von Formteilen geschaffen, welche ein Gewinde aufweisen.

[0008] Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 stellt eine technisch einfache Möglichkeit dar, um den Gewindekern zum Herausdrehen aus dem Gewinde des Formteils in eine Drehbewegung versetzen zu können. Durch das Antriebszahnelement wird dabei die Drehbewegung durch das fest auf dem Gewindekern angeordnete Zahnrad direkt auf den Gewindekern übertragen.

[0009] Insbesondere handelt es sich gemäß der Weiterbildung in Anspruch 3 bei dem Antriebszahnelement um eine längsverschiebbare Zahnstange. Diese Zahnstange ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich beim Werkzeug um ein Mehrfach-Werkzeug handelt, bei dem mehrere Formenhohlräume und damit mehrere Gewindekerne in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Durch Verschieben der gemeinsamen Zahnstange können dabei die Gewindekerne synchron gedreht werden.

[0010] Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 hat die technische Wirkung, daß das Formteil in einer Längsbewegung aus dem Drehkern herausgedreht wird, während die alternative Weiterbildung in Anspruch 5 das Formteil feststehen läßt, während sich der Drehkern nicht nur bewegt, sondern auch eine Längsbewegung aus dem Formteil heraus durchführt. Die letztgenannte Variante in Anspruch 5 hat den Vorteil, daß sie insbesondere bei Wendewerkzeugen zum Mehrkomponentenspritzgießen eingesetzt werden kann.

[0011] Eine Weiterbildung der Variante in Anspruch 5 schlagen die Merkmale des Anspruchs 6 vor. Indem das Gewindeteil in der Art einer Hülse auf einem Kern, nämlich einer runden Stange angeordnet ist, ist dadurch nicht nur eine Drehbewegung des Gewindeteils möglich, sondern auch eine einfache Längsverschiebbarkeit des Gewindeteils auf dieser Stange.

[0012] Um das gespritzte Formteil optimal handhaben zu können, schlägt der Anspruch 7 eine dem Formteil zugeordnete Halte- und Auswerfeeinrichtung vor.

[0013] Weiterhin schlägt die bevorzugte Weiterbildung des Anspruchs 8 vor, daß das Werkzeug ein Wendewerkzeug zum Spritzen von mehreren Komponenten ist. Der Gewindekern wird dann aus dem Formteil herausgedreht, wenn die letzte Komponente gespritzt worden ist. Die Verstelleinrichtungen für die Gewindekerne sind dabei innerhalb dieses Wendeteils integriert.

[0014] Die konkrete technische Realisierung des Mehrkomponenten-Spritzgießens schlägt Anspruch 9 vor. Dadurch ist eine technisch einfache Möglichkeit geschaffen, um mehrere Komponenten spritzen zu können. Die Grundidee besteht darin, daß nach dem Herausdrehen des Gewindekerns aus dem fertigen Spritzling und nach dem Drehen des Wendeteils zum Spritzen der ersten Komponente für den Vorspritzling die Zahnstange mittels der zugeordneten Verschiebeeinrichtung wieder zurückbewegt und somit der Gewindekern in die eingeschraubte Stellung übergeführt wird. Dadurch ist ein kontinuierlicher Ablauf gewährleistet.

[0015] Die Weiterbildung gemäß Anspruch 10 schlägt vor, daß die Verschiebeeinrichtung eine Zylinder/Kolben-Einheit ist. Dabei ist der Mitnehmer am Kolben dieser Einheit angeordnet. Eine derartige Zylinder/Kolben-Einheit läßt sich auf einfache Weise pneumatisch oder hydraulisch steuern.

[0016] Die Weiterbildungen der Ansprüche 11 und 12 schließlich schlagen bevorzugte Anordnungen der Zahnstangen und der Verschiebeeinrichtungen vor. Die Anordnung der Zahnstangen im Wendeteil hat den Vorteil, daß sie unmittelbar den Gewindekernen zugeordnet sind.

[0017] Die Anordnung der Verschiebeeinrichtungen in einem der beiden Werkzeughälften, insbesondere in der feststehenden Werkzeughälfte hat den Vorteil, daß dadurch die Handhabung vereinfacht ist. Beim Schließen des Werkzeugs kuppelt dabei der Mitnehmer der Zylinder/Kolben-Einheit mit dem entsprechenden Gegenelement der Zahnstange.

[0018] Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Kunststoff-Spritzgießen von ein Innengewinde aufweisenden Formteilen in Form von Kugelschreiberhülsen mit zwei Komponenten wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1

eine Querschnittsdarstellung durch das Werkzeug im geschlossenen Zustand;

Fig. 2

einen zu Fig. 1 senkrechten Schnitt durch das Werkzeug im Bereich der Zahnstange;

Fig. 3

einen Detailausschnitt aus Fig. 1 im Bereich des Spritzgießkerns mit dem Gewindekern;

Fig. 4

einen Ausschnitt aus dem Werkzeug in Fig. 1 im geöffneten Zustand.

[0019] Bei dem Werkzeug handelt es sich um ein 16+16-fach Spritzgießwerkzeug zum 2-Komponenten-Spritzgießen von Formteilen 1 in Form von Kugelschreiberhülsen. Das Werkzeug weist zwei Werkzeughälften 2, 2' auf, welche öffen- und schließbar sind. Zwischen den beiden Werkzeughälften 2, 2' befindet sich ein sogenanntes Wendeteil 3, welches außer einer Linearbewegung in Richtung der Bewegungsrichtung der beiden Werkzeughälften 2, 2' auch eine Rotationsbewegung um eine Mittelachse des Werkzeugs durchführen kann.

[0020] In dem Wendeteil 3 ist ein stangenförmiger Kern 4 fest angeordnet, welcher aus dem Wendeteil 3 nach außen ragt. Dabei sind an den beiden zueinander parallelen Längsseiten des Wendeteils 3 jeweils 16 parallel zueinander ausgerichtete Kerne 4 angeordnet. Auf jedem der Kerne 4 ist ein hülsenartiges Zahnrad 5 nicht nur frei drehbar, sondern auch axial verschiebbar gelagert. Wie insbesondere der Fig. 2 entnehmbar ist, ist ein für sämtliche Zahnräder 5 gemeinsames Antriebszahnelement in Form einer Zahnstange 6 vorgesehen. Diese ist mittels eines entsprechenden Antriebs längsverschiebbar. Am vorderen Ende weist eine Hülse 7 des Zahnrads 5 einen Gewindekern 8 auf.

[0021] In der Werkzeughälfte 2' befinden sich zwei Zylinder/Kolben-Einheiten 12, und zwar ist jeder der beiden Zahnstangen 6 jeweils eine derartige Zylinder/Kolben-Einheit 12 zugeordnet. Die Kolben dieser Zylinder/Kolben-Einheiten 12 sind dabei längs der Zahnstangen 6 verfahrbar und weisen am vorderen Ende jeweils einen Mitnehmer 13 auf. Korrespondierend zu diesem Mitnehmer 13 weist die Zahnstange 6 an ihren beiden Enden jeweils ein Gegenelement 14 auf. Wie weiter unten noch auszuführen sein wird, kann der Mitnehmer 13 der Zylinder/Kolben-Einheit 12 mit dem entsprechenden Gegenelement 14 der Zahnstange 6 in Eingriff gebracht werden.

[0022] Schließlich weist das Werkzeug noch eine Halte- und Auswerfeinrichtung 9 für die gespritzten Formteile 1 auf.

[0023] Das Werkzeug funktioniert wie folgt:

[0024] Im geschlossenen Zustand der beiden Werkzeughälften 2, 2' des Werkzeugs bilden diese zwischen sich zwei Arten von Formenhohlräumen 10, 10' entsprechend den beiden zu spritzenden Komponenten. In den Fig. 1 und 4 möge in der rechten Hälfte des Werkzeugs die erste Komponente gespritzt werden. Auf den Gewindekernen 8 der Kerne 4 wird dabei ein Gewinde 11 in Form eines Innengewindes für die Formteile 1 ausgebildet. In der linken Hälfte des Werkzeugs wird dann die zweite Komponente gespritzt.

[0025] Nach dem Spritzen der ersten Komponente werden die halbfertigen Formteile 1 in die zweiten Formenhohlräume 10' übergeführt. Zu diesem Zweck werden die beiden Werkzeughälften 2, 2' auseinandergefahren, d.h. das Werkzeug geöffnet. Außerdem wird das Wendeteil 3 ebenfalls ausgefahren und um 180° gedreht. Anschließend wird das Wendeteil 3 wieder zurückgefahren und die beiden Werkzeughälften 2, 2' geschlossen. In der in den Fig. 1 und 4 dargestellten linken Hälfte des Werkzeugs wird dann die zweite Komponente gespritzt. Die Formteile 1 sind somit fertig gespritzt.

[0026] Zur Entnahme der fertig gespritzten Formteile 1 werden zunächst die beiden Werkzeughälften 2, 2' des Werkzeugs geöffnet. Durch Verschieben der entsprechenden Zahnstange 6, indem der Kolben der Zylinder/Kolben-Einheit 12 mit seinem Mitnehmer 13 das Gegenelement 14 und damit die Zahnstange 6 vorwärtsbewegt, werden die Zahnräder 5 und damit die Gewindekerne 8 gedreht, so daß die Gewindekerne 8 aus den Formteilen 1 herausgeschraubt werden. Dabei werden die Formteile 1 gehalten. Außerdem bewegen sich die Hülsen 7 mit den Zahnrädern 5 und den Gewindekernen 8 längs der Kerne 4 von den Formteilen 1 weg.

[0027] Anschließend wird das Wendeteil 3 in den Bereich zwischen den beiden Werkzeughälften 2, 2' ausgefahren und um 180° gewendet. Diese Position ist in Fig. 4 dargestellt. Danach wird das Wendeteil 3 weiter ausgefahren, bis es mittels seiner Halte- und Auswerfeinrichtung 9 die Abstreifposition erreicht hat. Die fertig gespritzten Formteile 1 werden abgestreift und fallen aus dem Werkzeug heraus, beispielsweise auf ein getaktetes Förderband. Anschließend wird das Wendeteil 3 wieder zurückgefahren.

[0028] Die Gewindekerne 6, von denen die fertig gespritzten Formteile 1 abgestreift worden sind und welche sich nunmehr wieder in der Position zum Spritzen der ersten Komponente für den Vorspritzling befinden, befinden sich noch in der "ausgeschraubten" Position. Zum Spritzen der ersten Komponente müssen sie jedoch wieder in die "eingeschraubte" Position übergeführt werden. Zu diesem Zweck muß die zugehörige Zahnstange 6 wieder zurückgefahren werden. Hierfür kuppelt der Mitnehmer 13 der auf dieser Seite befindlichen Zylinder/Kolben-Einheit 12 beim Zurückfahren des Wendeteils 3 mit dem entsprechenden Gegenelement 14 der Zahnstange 6. Durch Betätigen der Zylinder/Kolben-Einheit 12 wird daher die Zahnstange 6 in die "Einschraubposition" der Gewindekerne 8 verschoben.

[0029] Schließlich werden die beiden Werkzeughälften 2, 2' wieder geschlossen und der Vorgang beginnt von neuem.

Bezugszeichenliste

[0030] 

1

Formteil

2, 2'

Werkzeughälfte

3

Wendeteil

4

Kern

5

Zahnrad

6

Zahnstange

7

Hülse

8

Gewindekern

9

Halte- und Auswerfeinrichtung

10, 10'

Formenhohlräume

11

Gewinde

12

Zylinder/Kolben-Einheit

13

Mitnehmer

14

Gegenelement

Ansprüche

1. Werkzeug zum Kunststoff-Spritzgießen von ein Gewinde (11), insbesondere ein Innengewinde aufweisenden Formteilen (1)

mit zwei öffenbaren Werkzeughälften (2, 2'), zwischen denen zum Spritzen des Formteils (1) ein Formenhohlraum (10, 10') ausgebildet ist,

sowie mit einem in den Formenhohlraum (10, 10') ragenden Gewindekern (8) des Werkzeugs,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Gewindekern (8) derart um seine Längsachse drehbar ist, daß er aus dem gespritzten Gewinde (11) des Formteils (1) herausschraubbar ist.

2. Werkzeug nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Gewindekern (8) ein konzentrisch angeordnetes Zahnrad (5) aufweist, mit welchem ein Antriebszahnelement kämmt.

3. Werkzeug nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß als Antriebszahnelement eine längsverschiebbare Zahnstange (6) vorgesehen ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Gewindekern (8) beim Drehvorgang in dessen Achsrichtung gesehen feststehend ist und

daß das Formteil (1) bei dieser Drehbewegung in Achsrichtung verschiebbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Formteil (1) beim Drehvorgang in dessen Achsrichtung gesehen feststehend ist und

daß der Gewindekern (8) bei diesem Drehvorgang in Achsrichtung verschiebbar ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Gewindekern (8) auf einem fest angeordneten Kern (4) verschiebbar angeordnet ist.

7. Werkzeug nach einem den vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß dem Formteil (1) eine Halte- und Auswerfeinrichtung (9) zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Werkzeug ein drehbares Wendeteil (3) zwischen den beiden Werkzeughälften (2, 2') zum Mehrkomponenten-Spritzgießen, insbesondere Zweikomponenten-Spritzgießen aufweist, wobei die Gewindekerne (8) an diesem Wendeteil (3) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß den Zahnstangen (6) jeweils eine Verschiebeeinrichtung mit einem Mitnehmer (12) zugeordnet ist und

daß die Zahnstangen (6) an ihren beiden Enden jeweils ein Gegenelement (14) zu dem damit kuppelbaren Mitnehmer (13) der Verschiebeeinrichtung aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Verschiebeeinrichtung eine Zylinder/Kolben-Einheit (12) ist, wobei am Kolben der Mitnehmer (13) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Zahnstangen (6) im Wendeteil (3) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Verschiebeeinrichtungen in einer der beiden Werkzeughälften (2, 2') angeordnet sind.

Zeichnung